Myrkky

Question: Mistä furokumariinit syntyvät?



Myrkky on aine, jolle altistuminen haittaa eliön elintoimintoja tai tappaa eliön. Periaatteessa mikä tahansa kemiallinen aine voi olla myrkky. Tämän toi ensimmäisenä esille Paracelsus todeten, että ”Ei ole myrkytöntä ainetta. Vain annos ratkaisee, että aine ei ole myrkky.”[1][2] Myrkyn määritelmällinen ominaisuus on myrkyllisyys, kyky aiheuttaa haittaa eliölle. Eliöillä on vaihteleva kyky sietää kemiallisia aineita, ja tähän vaikuttaa pääasiassa eliön massa (annos/painokilo), mutta jotkin eliöt ovat sopeutuneet sietämään sellaisia kemiallisia aineita, jotka ovat yleisesti eliöille myrkyllisiä.
Myrkkyjä ja myrkyllisyyttä tutkii toksikologia, joka on oppi vieraiden aineiden haitallisesta vaikutuksesta eläviin organismeihin. Toksikologia hyödyntää myrkkyihin liittyvässä tutkimuksessa monia muita tieteenaloja, joissa myrkky on käsitteenä oleellinen. Näitä tieteenaloja ovat esimerkiksi patologia, farmakologia, fysiologia, biokemia, genetiikka, molekyylibiologia, analyyttinen kemia, ekologia ja biologian eri alat.[2] Myrkkyjä voidaankin tutkia monista näkökulmista. Esimerkiksi biotieteiden piirissä tutkitaan erityisesti toksiineja, jotka ovat eliöiden tuottamia myrkyllisiä aineita.
Myrkkyjen luokittelu- ja ryhmittelyperusteita

Myrkyille ei ole olemassa yhtenäistä kaikenkattavaa luokittelutapaa, vaan ryhmittely- ja luokitustapa riippuu asiayhteydestä. Kreikkalainen lääkäri Dioskorides jakoi 1. vuosisadalla myrkyt kasvi- eläin- ja mineraalimyrkkyihin niiden alkuperän mukaan.[3] Myrkyt voidaan hallinnollisen toksikologian periaattein luokitella niiden vaarallisuuden mukaan.[2]Kemikaalilainsäädäntö antaa perusteet kemikaalien myrkyllisyyden luokitteluun.[4]
Tässä artikkelissa ryhmitellään myrkkyjä muilla kuin myrkyllisyysperusteilla. Myrkkyjä on käsitelty kahtena pääluokkana; luonnossa esiintyvinä myrkkyinä sekä myrkyllisinä kemikaaleina, jotka on valmistettu keinotekoisesti. Koska myrkkyjen luokittelu- ja ryhmittelyperusteet ovat tilannekohtaisia ja usein käytännönläheisiä, samaa myrkkyä voidaan luonnehtia monella tavalla asiayhteydestä riippuen.
Toksikologiassa tutkitaan aineita systemaattisen toksisuuden tutkimuksen avulla, jolloin selvitetään kaiken muun ohella myrkyn vaikutusmekanismia ja mahdollista kohde-elintä tai -systeemiä.[5][2] Vaikutusmekanismin perusteella aine voidaan luokitella muun muassa karsinogeeniksi (syövän aiheuttaja), teratogeeniksi (epämuodostumien aiheuttaja) tai mutageeniksi (perimän vaurioittaja).[6] Myrkyt luokitellaan usein myös sen mukaan, mitä kohde-elintä tai elimistön järjestelmää ne haittaavat. Tällä tavoin voidaan erotella toisistaan esimerkiksi hermomyrkyt, solumyrkyt, munuaismyrkyt ja maksamyrkyt.[7]

Luonnossa esiintyvät myrkyt voidaan jakaa eliöiden tuottamiin myrkkyihin ja elottoman luonnon myrkkyihin. Näissä yhteyksissä käytetään ryhmittelyperusteena kemiallista rakennetta. Eliöiden myrkyt ovat peräisin eläimistä, kasveista, sienistä ja mikrobeista ja niitä kutsutaan  toksiineiksi. Usein eliöiden tuottamat myrkyt ovat orgaanisia ja ryhmitellään tuottajansa mukaan, esimerkkeinä käärmeenmyrkyt ja bakteeritoksiinit. Elottoman luonnon tuottamia myrkkyjä ovat esimerkiksi alkuaineiden radioaktiiviset isotoopit, raskasmetallit ja myrkylliset kaasut. Nämä myrkyt ovat enimmäkseen epäorgaanisia.
Myrkyllisiä kemikaaleja on ryhmitelty niiden käyttötarkoituksen perusteella, esimerkkeinä lääkkeet, torjunta-aineet ja kemialliset aseet. Kemikaaleja ryhmitellään tyypillisesti myös sen mukaan, millaisia ongelmia ne ovat aiheuttaneet. Tästä ovat esimerkkinä vaikkapa ympäristömyrkyt, ruokamyrkytyksiä aiheuttavat myrkyt ja työympäristöjen myrkyt.
Luonnosta peräisin olevat myrkyt
Eläinperäiset myrkyt

Eläinperäisiä toksiineja tuottavia eläimiä tunnetaan paljon. Esimerkiksi myrkyllisiä käärmelajeja tunnetaan noin 300 kpl.[8] Eläinten tuottamat toksiinit ovat pääasiassa proteiineja ja peptidejä ja niiden toimintamekanismit kohde-eliössä ovat erittäin vaihtelevia. Näiden toksiinien tutkiminen on ollut aktiivista jo pitkään niiden farmakologisten ominaisuuksien ja niiden tarjoamien sovellusmahdollisuuksien vuoksi.[9]
Myrkkyä tuottavia eläimiä voivat olla muun muassa käärmeet, skorpionit, meduusat, pistiäiset, kartiokotilot, merivuokot, liskot, juoksujalkaiset sekä vesinokkaeläimet. Näille eläimille on yhteistä se, että ne ruiskuttavat myrkkynsä kohteeseen. Kyseinen ominaisuus puuttuu myrkkyä tuottavilta sammakoilta, punkeilta, madoilta ja nisäkkäiltä.[9]
Eläinperäisten toksiinien tutkimus on tuonut paljon tietoa ihmiseen liittyvästä fysiologiasta ja farmakologiasta. Tutkimus on auttanut myös löytämään hoitokeinoja myrkytystapauksiin.[8] Eläimien aiheuttamia myrkytystapauksia voidaan hoitaa vastamyrkyillä, joita on saatavilla esimerkiksi käärmeiden, skorpionien, hämähäkkien, punkkien ja meduusojen aiheuttamiin myrkytyksiin.[10]
Eläinperäisiin proteiinitoksiineihin liittyen on käynnistetty Tox-Prot-hanke, jonka tehtävänä on systematisoida ja helpottaa toksiineihin liittyvän tiedon saatavuutta.[9]

Kasviperäiset myrkyt

Kasvikunnasta tunnetaan lukuisia myrkyllisiä kasveja, joista osa on tappavia. Kasvimyrkyt ovat kasvien sekundaarimetabolisia tuotteita. Kasvimyrkyiksi luokitelluilla aineilla on tärkeitä tehtäviä elävässä kasvissa. Ne voivat toimia esimerkiksi vapaiden radikaalien poistajina, pölyttäjien houkuttimina, kasveja syövien eläimien karkottajina tai tuhohyönteisten torjujina.[11]
Eräs tapa luokitella kasvimyrkyt perustuu niiden kemialliseen rakenteeseen. Tällöin kasvimyrkkyihin kuuluisi aineita seuraavista yhdisteryhmistä: glykosidit, flavonoidit ja proantosyaanit, tanniinit, terpeenit, resiinit, lignaanit, alkaloidit, furokumariinit sekä proteiinit ja peptidit.[11]
Toinen tapa luokitella kasviperäiset myrkyt on jakaa ne ryhmiin niiden aiheuttamien haittojen perusteella. Kasvimyrkyt voidaan luokitella haittavaikutusten perusteella seuraavasti: ihoon, ruoansulatusjärjestelmään sekä sydän- ja verisuonijärjestelmään vaikuttavat myrkyt, hermomyrkyt, maksamyrkyt ja lisääntymistä häiritsevät myrkyt.[12]

Sienimyrkyt


Sienet voivat tuottaa toksiineja, sienimyrkkyjä. Toksikologiassa sienimyrkyt luokitellaan niiden vaikutuksen mukaan solumyrkyiksi, hermomyrkyiksi, alkoholin kanssa vaikuttaviksi myrkyiksi, ruoansulatuskanavaan vaikuttaviksi myrkyiksi sekä tuntemattomiksi myrkyiksi.[13]
Ihmiselle myrkyllisiä sienilajeja tunnetaan noin 100 kpl, joista 15-20 lajia on nautittuna tappavia. Syömäkelpoisten ja myrkyllisten sienten välillä ei ole selvää rajaa. Yli 95 % myrkytystapauksista johtuu sienen väärintunnistamisesta, loput myrkytystapaukset liittyvät myrkkysienten päihdekäyttöön.[14]
Myrkkysienten haitallisuus voi vaihdella maantieteellisen sijainnin, kasvuolosuhteiden, myrkkymäärän ja sienen geeniperimän mukaan. Sienimyrkkyjen poistaminen ei välttämättä onnistu keittämällä, paistamalla tai muulla ruoanlaittomenetelmällä. Myrkytystapauksen vakavuusaste riippuu paljon myös yksilön henkilökohtaisista ominaisuuksista.[14]

Mikrobimyrkyt
Mikrobitoksiineja tuottavat tyypillisesti esimerkiksi bakteerit, mikrosienet (erityisesti homesienet) ja levät.

Levä- ja syanobakteerimyrkyt. Myrkyllisiä leviä esiintyy ympäri maailman sekä merissä että makeassa vedessä. Levämyrkyt voivat olla haitallisia tai tappavia kaloille, äyriäisille, ihmisille, karjalle ja villieläimille. Usein leväkukinnot erottuvat värillisinä, esimerkiksi punaisina tai vihreinä. Vaikka leväkukintoja on historiallisessa mielessä pidetty luonnollisena ilmiönä, on kiinnitetty huomio myrkyllisten kukintojen runsaaseen määrään viime vuosina. Syyksi on arveltu vesistöjen fosfori- ja typpikuormaa.[15]
Useat levät voivat aiheuttaa ihmisille toksisia reaktioita, kuten ihoreaktioita, silmien ärsytystä ja hengityshäiriöitä. Varsinainen myrkytystila edellyttää kuitenkin myrkyn joutumista elimistöön veden tai hengitysilman mukana. Myrkyllisiä lajeja tunnetaan panssarilevistä, punalevistä, piilevistä, tarttumalevistä mutta varsinkin sinilevistä.[16]


Mykotoksiinit ovat myrkyllisten homesienten sekundaarisia aineenvaihduntatuotteita, jotka voivat aiheuttaa haittaa tai kuoleman ihmisessä tai eläimessä. Mykotoksiinien farmakologisten ominaisuuksien takia joitakin mykotoksiineja käytetään antibiootteina, kasvunedistäjinä sekä lääkkeinä.[18]
Homesienten aiheuttamaa myrkytystä kutsutaan mykotoksikoosiksi. Mykotoksikoosin oireet riippuvat toksiinityypistä sekä muista, yksilökohtaisista ominaisuuksista. Mykotoksikoosi voi altistaa mikrobitaudeille ja mykotoksiinit voivat toimia elimistössä yhteisvaikutuksessa muiden toksiinien kanssa. Mykotoksikoositapausten määrää maailmalla ei tiedetä, joskin tapausten lukumäärän uskotaan olevan pienempi kuin esimerkiksi bakteeri- ja virusinfektioiden määrän. Mykotoksikoosit ovat yleisempiä matalan elintason maissa. Mykotoksikoosi ei ole tartuntatauti.[18]


Bakteerimyrkyt.Monet bakteeritoksiinit ovat proteiineja, joiden vastaava geeni sijaitsee kromosomissa, plasmidissa tai faagissa. Toksiinit vapautuvat tavallisesti lyysauksen yhteydessä, mutta joissakin tapauksissa myrkky sijaitsee ulomman solukalvon rakkuloissa. Eräs tärkeä ei-proteiinimyrkky on endotoksiini, lipopolysakkaridi, joka on gramnegatiivisten bakteerien soluseinän rakenneosa.[20]
Vaikka monien bakteerien toksiset vaikutukset ihmiseen tunnetaan, on vain vähän bakteeritoksiineja identifioitu ja selvitetty niiden molekyylitason toiminta.[20]


Myrkylliset alkuaineet
Useat alkuaineet ovat käytännössä ympäristömyrkkyjä ja myös haitallisia ihmiselle. Esimerkiksi raskasmetalleilla ja radioaktiivisilla alkuaineilla voi olla suuria vaikutuksia ihmisen ja eliöiden terveyteen.[21] Myrkyllisille alkuaineille voi altistua muun muassa nautitun ruoan ja veden kautta tai työympäristön vuoksi. Myrkyllisiksi alkuaineiksi luokitellaan esimerkiksi arseeni, kadmium, lyijy ja elohopea.[22] Myös näiden alkuaineiden yhdisteet ovat myrkyllisiä.
Muutamat alkuaineet kuten alkalimetalleista natrium ja kalium sekä halogeeneista fluori ja kloori, ovat vapaina alkuaineina esiintyessään suuren reaktiivisuutensa vuoksi vaarallisia myrkkyjä, samoin kuin myös fosfori esiintyessään valkoisena fosforina, mutta monet näiden alkuaineiden yhdisteet ovat elämälle välttämättömiä.

Myrkylliset kemikaalit ja niiden käyttö
Kemikaaleilla tarkoitetaan tässä yhteydessä kemiallisia aineita, jotka eivät ole peräisin luonnosta, vaan ihmisen keinotekoisesti tuottamia tai eristämiä kemiallisia aineita tai niiden seoksia. Tällaiset myrkyt voivat olla orgaanisia tai epäorgaanisia ja esiintyä erilaisissa fysikaalisissa olomuodoissa. 




Torjunta-aineet ovat aineita tai aineiden seoksia ja ne voivat olla fysikaalisia, kemiallisia tai biologisia myrkkyjä. Torjunta-aineiden tarkoitus on tappaa tuholaisia, kuten tuhohyönteisiä, rikkaruohoja tai rottia. Tällöin tavoitteena on, että aine olisi kohdelajille tappavan myrkyllinen, mutta ihmiselle ja eläimille mahdollisimman vaaraton. 
Lääkkeet. Valikoivaa myrkyllisyyttä käytetään hyväksi erityisesti lääketieteessä, kun antibioottien avulla tapetaan sairauksia aiheuttavia bakteereja. Monet lääkeaineet ovat liian suurina annoksina myrkyllisiä, mutta terapeuttisina annoksina terveyttä edistäviä. Esimerkiksi digitalis häiritsee sydänlihassolujen natrium-kaliumpumpun toimintaa, mutta sopivana määränä tämä tehostaa lihaksen toimintaa ja on siis hyödyksi sydämen vajaatoiminnassa.[23] Myös esimerkiksi yleinen kuume- ja kipulääke parasetamoli on maksalle myrkyllinen lääkeaine, jos sen turvallinen annos ylitetään.[24]


Teollisuuskemikaalit. Hyvinkin myrkyllisiä aineita käytetään moniin tarkoituksiin muiden ominaisuuksiensa kuin myrkyllisyytensä vuoksi. Laajassa teollisessa käytössä ovat esimerkiksi vetyfluoridi, joka on tappavan myrkyllistä ihon kautta, ammoniakki, joka on myrkyllinen kaasu, ja fosgeeni, jota on käytetty kemiallisessa sodankäynnissä. Näiden käytölle on kuitenkin hyvät syynsä: esimerkiksi vetyfluoridi syövyttää piitä, ammoniakista tehdään lannoitteita, fosgeeni muodostaa polykarbonaattimuoveja. Monet kemian teollisuuden synteesien välituotteet saattavat olla hyvin reaktiivisia ja myrkyllisiä. Esimerkiksi altistuminen orgaanisille liuottimille ja niiden höyryille on melko tavallista. Erityisesti altistumista työpaikoilla (tehtaat ym.) tutkitaan työtoksikologian piirissä.

Tappamistarkoitus. Myrkkyjä on kautta aikojen käytetty myös tappamistarkoituksiin. Niillä on tehty myrkytysmurhia ja niitä on käytetty myös kuolemantuomioiden täytäntöönpanossa. Myös sotilaallisiin tarkoituksiin on varsinkin ensimmäisessä maailmansodassa käytetty myrkyllisiä taistelukaasuja. Nykyisin niiden käyttö katsotaan sotarikokseksi.


Myrkyllisiin kemikaaleihin liittyvä lainsäädäntö
Myrkyllisiä aineita käytettäessä on noudatettava laissa säädettyjä turvallisuusmääräyksiä. Erityisesti on varottava, etteivät myrkylliset aineet sellaisenaan pääse leviämään ympäristöön; muussa tapauksessa ne voivat aiheuttaa äkillisen myrkytysuhan (esim. Bhopalin onnettomuus) tai niistä tulee vaarallisia ympäristömyrkkyjä (esim. Seveson onnettomuus).
Myrkylliset ja haitalliset kemikaalit jaetaan Euroopan unionin säännöissä myrkyllisyyden perusteella kolmeen ryhmään: erittäin myrkylliset aineet (T+), myrkylliset aineet (T) ja haitalliset aineet (Xn). EU-luokituksessa myrkyiksi ei luokitella aineita, jotka ovat pelkästään syövyttäviä eli aiheuttavat vain paikallista kudostuhoa. Kuitenkin on olemassa joitain aineita, jotka ovat sekä syövyttäviä että tappavan myrkyllisiä ihokosketuksessa.
Suomessa voimassa olevan kemikaaliasetuksen mukaan
erittäin myrkyllisiä kemikaaleja ovat aineet ja valmisteet, jotka hyvin pieninä annoksina hengitettyinä, nieltyinä tai ihon kautta imeytyneinä aiheuttavat kuoleman tai välittömän tai pitkäaikaisen terveydellisen haitan
myrkyllisiä kemikaaleja ovat aineet ja valmisteet, jotka pieninä annoksina hengitettyinä, nieltyinä tai ihon kautta imeytyneinä aiheuttavat kuoleman tai välittömän tai pitkäaikaisen terveydellisen haitan, ja
haitallisia kemikaaleja ovat aineet ja valmisteet, jotka hengitettyinä, nieltyinä tai ihon kautta imeytyneinä voivat aiheuttaa kuoleman tai välittömän tai pitkäaikaisen terveydellisen haitan.
Lisäksi asetus tuntee terveydelle vaaralisten kemikaalien ryhminä ärsyttävät, herkistävät, syöpää aiheuttavat eli karsinogeeniset, perimää vaurioittavat eli mutageeniset ja lisääntymiselle vaaralliset eli teratogeeniset kemikaalit.[25]
Käytännössä aineen myrkyllisyys määritellään sen mukaan, mikä määrä ainetta on eläinkokeissa todettu tappavaksi. Euroopan unionin alueella, myös Suomessa, ainetta pidetään:
erittäin myrkyllisenä, jos sen
LD50-arvo nieltynä (rotilla) on alle 25mg/kg,
LD50-arvo ihon kautta (rotilla tai kaniineilla) alle 50mg/kg taikka
LC50-arvo hengitettynä (rotilla) on alle 0,25mg / L / 4 h
myrkyllisenä, jos sen
LD50-arvo nieltynä on 25–200mg/kg,
LD50-arvo ihon kautta alle 50–400mg/kg taikka
LC50-arvo hengitettynä on 0,25–1mg / L / 4 h, tai
haitallisena, jos sen
LD50-arvo nieltynä on 200–2000mg/kg,
LD50-arvo ihon kautta 400–2000mg/kg tai
LC50-arvo hengitettynä on 1–5mg/dm3/4 h.[26]
Myrkyllisten aineiden myyntipakkaukset on merkittävä myrkyn merkillä, joka on musta pääkallo oranssilla pohjalla. Haitallisten aineiden myyntipakkauksissa on musta vinoristi oranssilla pohjalla. Lisäksi pakkauksissa on oltava kutakin tällaista ainetta varten vahvistetut lauseet, jotka osoittavat, mikä vaara niistä on (R-lausekkeet) ja miten turvallisuussyistä on meneteltävä (S-lausekkeet).[27]
Jos joku myrkyttämällä tai muulla siihen verrattavalla tavalla tekee elintarvikkeen terveydelle vaaralliseksi tai pitää myrkytettyä elintarviketta saatavilla, hän syyllistyy terveyden vaarantamiseen. Suomen rikoslain mukaan tällaisesta rikoksesta rangaistaan vähintään neljän kuukauden ja enintään neljän vuoden vankeudella.[28] Myrkkyjen ja myrkkykaasujen käyttö sota-aseena on määritelty sotarikokseksi, josta Suomen lain mukaan rangaistaan vankeudella vähintään yhdeksi vuodeksi tai elinkaudeksi.[29]
Katso myös
Toksikologia
Myrkyllisyys
Toksiini
Lähteet

Kirjallisuutta
Koulu M, Mervaala E, Tuomisto J, Farmakologia ja toksikologia, 8. p., Kustannus Oy Medicina, Kuopio 2013. ISBN 978-951-97316-4-3.
Klaassen CD, Casarett & Doull's Toxicology, 8. p., s. 3-11, McGraw-Hill, 2013. ISBN 978-0-07-176923-5.
Luokka:Toksikologia
Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit